激光陀螺仪基本原理

前言作为物质存在的第四种状态的等离子体通常由电子、离子和处于基态以及各种激发态的原子、分子等中性粒子组成。等离子体中带电离子间库伦相互作用的长程特性，是带电粒子组分的运动状态对等离子体特性的影响起决定性作用，其中的电子是等离子体与电磁波作用过程中最重要的能量与动量传递粒子，因此，等离子体中最重要的基本物理参数是电子密度及其分布以及描述电子能量分布的函数以及相应的电子温度。而对于中高气压环境下产生的非热低温等离子体来说，等离子体中的主要组分是处于各种激发态的中性粒子，此时除了带电粒子外，中性粒子的分布和所处状态对等离子体电离过程和稳定性控制也起着非常重要的作用，尤其是各种长寿命亚稳态离子的激发。为了可以充分描述等离子体的状态，在实验上不仅要对带电粒子的分布和运动状态进行诊断，如电子温度、电子密度、电离温度等参数，还需要对等离子体中的中性粒子进行必要的实验测量，来获得有关物种的产生、能量分布以及各个激发态布居数分布等信息，如气体温度、转动温度、振动温度、激发温度等参数。基于这种要求，结合相关学科的各种技术形成了一个专门针对等离子体开展诊断研究的技术门类，如对等离子体中电子组分的诊断技术有朗缪尔探针法（Langmuir Probe），干涉度量法(Interferometer)，全息法(Holographic Method)，汤姆逊散射法(Thomason Scattering, TS)，发射光谱法(Optical Emmission Spectroscopy, OES)等，对离子组分的光谱诊断技术有光腔衰减震荡(Cavity Ring-Down Spectroscopy, CRDS)和发射光谱法(OES)，而对中性粒子的光谱诊断技术包括了吸收光谱法(Absorption Spectroscopy, AS)，发射光谱法(OES)，单光子或者双光子激光诱导荧光(Laser Induced Fluorescence, LIF)等。 二、激光诱导荧光（LIF or TALIF）LIF在等离子体上的应用诊断开始于1975年左右，首先是由R.Stern和J.Johnson提出的利用LIF装置可以测量中性基团和离子的相对速度、速度分布函数等。90年代后，LIF被陆续应用到了ECR、ICR、磁控管、螺旋波HELIX、ICP以及微波驱动CVD等等离子体源中。2.1、 等离子体 LIF诊断的基本模型处于基态或亚稳态的粒子吸收具有一定能量的光子后被激发，再从激发态衰变为自旋多重度相同的基态或低能态时，就会发出荧光辐射。而荧光光强与粒子数成正比，因此，通过测量荧光光强，可以确定处于基态或亚稳态的粒子密度。由于这种荧光发射的时间长度低于微妙量级，必须采用脉冲宽度在纳秒量级的激光来激发荧光，这种诊断方法因此被称作激光诱导荧光（LIF）。图1. LIF基本原理图图１[1]为LIF的基本原理图，在一个三能级系统中：离子处于亚稳态时，当照射激光能量等于跃迁激发的能量，离子被泵浦到激发态。由于激发态不稳定，离子又会迅速退激到基态并辐射出荧光。在激发态上停留时间很短暂（一般只有几纳秒宽度）。由于离子不是静止的，根据多普勒效应可知，在激光传输方向上存在一个速度选择，只有在激光传输方向上满足一定速度的离子才能被特定频率的激光诱导激发：窄带激光束（ωlaser，κlaser）入射，在入射方向上，只有离子速度 和激光频率满足关系式 时，才能通过相应的激光激发被泵浦到激发态。对入射激光频率进行扫描变换，测量相应的荧光光强变化，就能得到亚稳态离子速度分布函数在入射激光方向上的投影。如果假定亚稳态离子温度和主体基态离子温度一致，离子速度分布函数等动力学参数即可获得。2.2、 典型LIF实验架构与世界上的LIF架构参考如图2所示，为典型的等离子体装置LIF诊断实验架构图。图2 典型的等离子体LIF诊断架构图因为基团和粒子的激发波长不同，因此我们选择了波长可调谐的纳秒脉宽染料激光器，通过添加不同的染料，输出不同的波长对被测试的粒子和基团进行激发，从而得到激光诱导的荧光衰减与光谱信号，这些信号经由相关的搜集光路被捕获到光谱仪与ICCD探测器组成的光谱探测系统中，从而得到光谱、强度与时间尺度的三维荧光光谱，让研究人员进行相关的分析。图中所用的DG535/645作为整个实验系统的时序控制装置。图3到图4为世界上比较典型的不同等离子体装置的LIF诊断情况。图3. University of Greifswald LIF诊断系统（H原子）图4. IHP LIF诊断系统2.3、典型的LIF波长选择举例对Ar等离子体和He等离子体放电，常用的激光器波长可调谐范围不需要太宽要测H（氢）等离子体，激光波长需要205nm测CF等离子体 需要261nm同时测 Ar等离子体的LIF，因为观测另一条谱线，所用的激光波长又是611nm的所以LIF的波长范围应该根据要观测的等离子体放电的气体种类及观测那条谱线来决定2.4、硬件配置推荐 根据用户需求，一般推荐的配置如下：1、染料可调激光器：可选配置从200-4500nm 宽范围调谐2、 光谱仪：Ø Zolix 北京卓立汉光仪器有限公司的Omni-500I 或750I光谱仪搭配1200l/mm和1800l/mm的全息光栅Ø 207或者205高光通量光谱仪，搭配110*110mm 的大尺寸1200l/mm光栅和1800l/mm光栅2、 探测器： ICCD, 18mm 增强器，13*13mm 探测面；DG645：用于系统触发控制的时序单元其他光学平台及光路设计等 光电倍增管PMT/锁相放大器/ Boxcar 模块 等请咨询卓立汉光销售人员！参考文献[1] 赵岩, 柏洋, 金成刚, 等．激光诱导荧光在低温等离子体诊断中的应用[J]. 激光与红外, 2012, 4(42): 365-371.

INNALABS的INL-CVG-GU100是一个单轴哥氏振动陀螺仪，它的设计和制造可以满足*具挑战性的惯性系统要求：. 运行偏置稳定性(室温，1σ)0.1°/hr. 低输出噪声(0.008°/s RMS @100Hz) . 大带宽(300Hz). 高MTBF(500,000hr). 鲁棒性(500高-g冲击) 应 用 本产品应用于很多场合,从**级性能和小尺寸的惯性系统到天线和平台稳定。INNALABS的陀螺仪应用在以下要求的例子中：. 稳定系统:-平台-天线-光学-车辆.... 远程系统和无人车辆:-AGV(自主导航车辆)-UUV(无人水下车辆)-UAV(无人机)-ROV(遥控操作的水下车辆).... 系统:-IMU(惯性测量单元)-INS & INS/GPS(惯性导航系统)-AHRS(姿态航向参考系统) 性 能 参数单位值轴数1(x或y轴)输出格式数字量输出接口VDCRS-232/422/485输出信号率Hz2000-9000温度补偿(偏置,SF)是测量范围Deg/sec±110(注1)带宽Hz300运行偏置稳定性(室温,1σ)Deg/hr0.1偏置稳定性,全温量程,1σDeg/hr10 (注2)偏置重复性,开启,1σDeg/hr0.5角度随机游走(稳态)Deg/0.008静态噪声(0.1-100Hz),RMSDeg/sec0.008比例因子误差，全温量程，1σppm2500 (注3)比例因子线性度ppm500启动时间sec1失调mrad8 (注4)输入信号（MIL-STD-461和1275）VDC+12 VDC到+36 VDC功耗watt1.7@15V工作温度degC-40至+85存储温度degC-55至+90振动，工作g RMS,Hz12g,1-2000Hz,10分/轴振动，运输g RMS,Hz3g,1-2000Hz,1h/axis冲击g,ms500g,0.5ms半正弦MTBF,（MIL-HDBK 217F)hr500,000电磁环境效应MIL-STD-461E寿命years17重量kg0.9尺寸mmH68 × L107 × W107内部自测试是

MEMS加工|射频MEMS微型麦克风压力传感器加速度计陀螺仪纳米加工分为三个不同的领域：薄膜、光刻和蚀刻。关于薄膜，采用蒸镀等物理气相沉积方法；溅射；和脉冲激光和化学气相沉积对低压 CVD、等离子体增强 CVD 和原子层沉积等 (CVD) 进行了综述。关于光刻，首先讨论接触掩模光刻的原理，然后是紫外 (UV) 投影光刻，最后是用于集成电路制造的更先进的系统，如深紫外 193 纳米和浸没式光刻系统。简要回顾了诸如双图案和自对准图案等分辨率增强技术。还讨论了非光学光刻，例如电子束光刻、聚焦离子束光刻和纳米压印光刻。关于蚀刻的。主题包括湿法化学蚀刻、等离子蚀刻和深硅蚀刻中使用的技术。实验室平台拥有设备等共计200余台，其中主要设备（40余台）包括：图形化设备电子束曝光、激光直写、台式接触式光刻机、桌面式光刻机等薄膜沉积设备ICP-PECVD、LPCVD、磁控溅射、电子束蒸发镀膜、PE-ALD、DLC薄膜沉积等、电镀 （Au、Ag、Cu、Ni、Sn等）刻蚀设备ICP—RIE、RIE、IBE、DRIE深硅刻蚀、XeF2表硅刻蚀机、HF气相刻蚀等干法刻蚀设备和满足体硅、介质膜、金属氧化物、金属等的湿法刻蚀设备以及相配套的二氧化碳超临界释放设备表征和测试设备AFM、台阶仪、Raman光谱、SEM、FIB、共聚焦显微镜、白光干涉仪、红外热成像仪、FEMTO—TOOLS微纳力学测试仪、超高速相机、3D多普勒激光测振仪、DC／RF探针台（60GHZ）、网络分析仪（60GHz）、半导体分析仪、阻抗分析仪以及高精度电学原表等器件后道封装设备晶圆减薄、CMP抛光、晶圆键合、贴片机、划片机、打线机、固晶机、激光焊接机等团队自主研发的加工设备，封测设备。平台技术能力 工艺整合及平台能力—导电DLC膜层（超滑副，导电超硬膜层等）—AIN／PZT薄膜工艺（压电驱动材料）—大尺寸高定向碳材料生长和器件加工工艺—键合：阳极键合、玻璃焊料键合、共晶键合（AIGe）、扩散键合工艺—气氛或真空封装、Reseal—研磨减薄和原子级抛光工艺—硅基全湿法微纳加工工艺—柔性衬底微纳器件加工制造与封测能力—硅通孔（TSV）玻璃通孔（TGV）—压力／气体／红外／湿度传感器—微流控芯片加工和相关测试一超滑射频／惯性器件加工能力—Die的全封装能力应用类别设备名称设备型号工艺参数镀膜低压力化学气相沉积(LPCVD)HORIS L6471-1可沉积SIN，TEOS，poly等薄膜 1-50片/炉热氧化炉管热氧化退火快速退火炉RTPAnnealsys AS-One 150最高温度到1500℃, 升温速率最大200℃/sFIB加工聚焦离子束 FIBThermo Fisher Scios 2 HiVacTEM样品制备SEM形貌观测场发射环境扫描电镜ESEMThermo Fisher Quattro SSEM能谱分析电子束蒸发镀膜-金属电子束蒸发FU-20PEB-950蒸镀金属薄膜、可做lift-off工艺镀膜、8寸基片向下兼容电子束蒸发镀膜-介质电子束蒸发FU-12PEB蒸镀介质薄膜一炉可镀10片四寸基片磁控溅射镀膜-金属磁控溅射系统FSE-BSLS-RD-6inch溅射金属薄膜、6寸基片原子层沉积等离子体增强原子层沉积系统ICPALD-S200当前以Al2O3为主DLC镀膜类金刚石薄膜化学沉积系统CNT-DLC-CL200干法刻蚀干法刻蚀机北方华创硅Bosch和超低温刻蚀、SiO2与石英深刻蚀，8英以下IBE刻蚀离子束刻蚀系统(IBE)AE4三维结构材料刻蚀，刻蚀陡直度优于85度，刻蚀精度10nm等离子体去胶微波等离子体去胶机Alpha Plasma紫外光刻紫外光刻机SUSS MA6BA6GEN4对准精度：±0.5um，分辨率600nm电镀电镀机WPS-200MT镀Cu、镀Au、镀镍/镍合金临界干燥超临界点干燥仪Automegasamdri-915B划片切割机划片机Disco D323晶圆键合晶圆键合机SUSS MicroTec SB6Gen2阳极键合AFM测试高分辨原子力显微镜Oxford Cypher ES原子力显微镜Park Systems NX20电子束光刻电子束光刻机Elionix ELS-F125G8不含匀胶等费用，材料费根据用胶类型另计我们提供快速MEMS器件 / 微纳米结构加工设计服务, 欢迎留言咨询。